Οπτική εξασθένησηπαραμένει μια από τις λιγότερο λαμπερές αλλά απολύτως κρίσιμες λειτουργίες στα συστήματα οπτικών ινών. Όταν υπάρχει κίνδυνος υπέρβασης των ορίων ευαισθησίας του δέκτη-ή όταν οι προϋπολογισμοί ισχύος ζεύξης απαιτούν ακριβή βαθμονόμηση-παίρνουν μέρος οι εξασθενητές. Ο θεμελιώδης διαχωρισμός μεταξύ παθητικών και ενεργών παραλλαγών αντικατοπτρίζει ένα βαθύτερο εμπόριο μηχανικής-που διαμορφώνει τις αποφάσεις σχεδιασμού δικτύου σε περιβάλλοντα τηλεπικοινωνιών, κέντρων δεδομένων και δοκιμών.
Η παθητική προσέγγιση: Η απλότητα ως δύναμη
Οι παθητικοί εξασθενητές λειτουργούν χωρίς ηλεκτρική ενέργεια. Τελεία. Αυτό το μοναδικό χαρακτηριστικό εντάσσεται σε σχεδόν όλα τα άλλα σχετικά με αυτά.
Η φυσική εδώ είναι απλή. Είτε απορροφάτε φωτόνια (φίλτρα ιόντων με πρόσμιξη γυαλιού ή μετάλλου-), δημιουργείτε ένα διάκενο αέρα μεταξύ των ακραίων επιφανειών των ινών ή σκόπιμα κακώς ευθυγραμμίζετε την οπτική διαδρομή. Οι εξασθενητές τύπου διάκενου-εισάγουν κυριολεκτικά έναν ελεγχόμενο διαχωρισμό-το φως αποκλίνει σε αυτόν τον χώρο και μόνο ένα τμήμα ζευγαρώνει πίσω στην ίνα λήψης. Οι ντοπαρισμένες παραλλαγές λειτουργούν διαφορετικά. Τα ιόντα που είναι ενσωματωμένα στη γυάλινη μήτρα μετατρέπουν την οπτική ενέργεια σε θερμότητα. Καμία προσέγγιση δεν απαιτεί εξωτερική παρέμβαση μόλις εγκατασταθεί.
Οι σταθεροί εξασθενητές κυριαρχούν στις αναπτύξεις πεδίου. Ένας ενσωματωμένος εξασθενητής 10dB κοστίζει ίσως δεκαπέντε δολάρια, εγκαθίσταται σε δευτερόλεπτα και πιθανότατα θα διαρκέσει περισσότερο από τον εξοπλισμό που συνδέει. Οι κοινές τιμές-3dB, 5dB, 7dB, 10dB, 15dB, 20dB καλύπτουν τα περισσότερα σενάρια. Τα στυλ συνδετήρων αντικατοπτρίζουν τον ευρύτερο κλάδο: LC και SC για σύγχρονες εγκαταστάσεις, FC για παλαιού τύπου και δοκιμαστικές ρυθμίσεις, περιστασιακά οι παραλλαγές APC όταν έχουν σημασία η απώλεια επιστροφής.
Οι μεταβλητοί οπτικοί εξασθενητές (VOA) σε παθητική μορφή χρησιμοποιούν μηχανική ρύθμιση. Γυρίστε έναν επιλογέα, μετακινήστε ένα ουδέτερο-φίλτρο πυκνότητας, αλλάξτε την απόσταση του διακένου. Αυτά κυμαίνονται από $50 έως αρκετές εκατοντάδες δολάρια ανάλογα με το εύρος της εξασθένησης και την ακρίβεια. Τα καλά κρατούν ±0,5dB ακρίβεια. Τα φτηνά... όχι.
Η σταθερότητα της θερμοκρασίας ποικίλλει πάρα πολύ μεταξύ των κατασκευαστών. Τα φύλλα προδιαγραφών ενδέχεται να απαιτούν 0,02dB/βαθμό, αλλά έχω δει μονάδες να μετακινούνται πολύ περισσότερο σε εξωτερικά περιβλήματα κατά τους καλοκαιρινούς μήνες. Τα σχέδια τύπου διάκενου-τείνουν να είναι πιο σταθερά σε θερμοκρασία-από αυτά που βασίζονται στην απορρόφηση-, αν και αυτό δεν ισχύει γενικά.
Η απώλεια επιστροφής παραβλέπεται μέχρι να προκαλέσει προβλήματα. Το τυπικό φινίρισμα UPC σας δίνει απώλεια επιστροφής ίσως 50dB. Το APC ξεπερνά τα 60dB. Για συστήματα DWDM ή αναλογικούς συνδέσμους βίντεο, αυτή η διαφορά έχει τεράστια σημασία. Για μια βασική σύνδεση ethernet, μάλλον όχι.
Ενεργή εξασθένηση: Όταν τα δίκτυα πρέπει να σκεφτούν
Τα Active VOA αντιπροσωπεύουν μια θεμελιωδώς διαφορετική φιλοσοφία μηχανικής. Αυτές οι συσκευές διαμορφώνουν την οπτική ισχύ ηλεκτρονικά, επιτρέποντας τον απομακρυσμένο έλεγχο, τους αυτοματοποιημένους βρόχους ανάδρασης και την ενοποίηση με συστήματα διαχείρισης δικτύου.
Το τεχνολογικό τοπίο εδώ κατακερματίζεται σημαντικά:
VOA που βασίζονται σε MEMS-χρησιμοποιήστε μικροσκοπικά κάτοπτρα-συνήθως πυρίτιο-που γέρνουν υπό ηλεκτροστατική δύναμη. Η αλλαγή της γωνίας καθρέφτη ρυθμίζει το πόσο φως ζευγαρώνεται μεταξύ των ινών εισόδου και εξόδου. Οι χρόνοι απόκρισης κυμαίνονται γύρω στα 1-10 χιλιοστά του δευτερολέπτου. Αυτές κυριαρχούν στις τηλεπικοινωνιακές εφαρμογές όπου η αξιοπιστία έχει σημασία και οι απαιτήσεις ταχύτητας δεν είναι ακραίες.
Εξασθένηση υγρών κρυστάλλωνπολώστε το εισερχόμενο φως και, στη συνέχεια, περιστρέψτε αυτήν την κατάσταση πόλωσης μεταβάλλοντας την τάση σε ένα κελί LC. Ένας κατάντη πολωτής εμποδίζει περισσότερο ή λιγότερο φως ανάλογα με τον προσανατολισμό. Πιο αργό από το MEMS-10 έως 100 χιλιοστά του δευτερολέπτου τυπικά - αλλά μηχανικά πιο απλό. Δεν υπάρχουν κινούμενα μέρη για φθορά.
Θερμο-οπτικά σχέδιαεκμεταλλεύονται τις αλλαγές του δείκτη διάθλασης με τη θερμοκρασία. Θερμάνετε ένα τμήμα κυματοδηγού, αλλάξτε τη σύζευξη λειτουργίας, ρυθμίστε την εξασθένηση. Αυτά ενσωματώνονται όμορφα σε επίπεδα κυκλώματα φωτός (PLC) για συμπαγείς λύσεις πολλαπλών-καναλιών.
Ηλεκτρο-οπτικοί διαμορφωτέςμε βάση το νιοβικό λίθιο μπορεί να επιτύχει απόκριση μικρότερου του δευτερολέπτου-. Πανάκριβα και κουρασμένα-, αλλά τίποτα άλλο δεν τα αγγίζει για ταχύτητα.
Έχω περάσει πολύ χρόνο με μονάδες MEMS από πολλούς προμηθευτές. Οι διαφορές απόδοσης μεταξύ ενός 400moduleanda400moduleanda1,200 συχνά οφείλονται στον έλεγχο των ηλεκτρονικών και όχι στον ίδιο τον οπτικό κινητήρα. Καλύτεροι DAC, πιο στενοί βρόχοι ανάδρασης, πιο εξελιγμένοι αλγόριθμοι αντιστάθμισης θερμοκρασίας. Οι ακριβές μονάδες διατηρούν ακρίβεια ±0,1dB σε όλο το εύρος λειτουργίας τους. Οι επιλογές προϋπολογισμού μπορεί να διαχειρίζονται ±0,3dB σε μια καλή μέρα.
Όπου αυτό έχει σημασία
Τα συστήματα DWDM παρουσιάζουν την πιο ξεκάθαρη περίπτωση χρήσης για ενεργή εξασθένηση. Σαράντα, ογδόντα, ακόμη και ενενήντα-έξι κανάλια μήκους κύματος που διαδίδονται ταυτόχρονα-το καθένα χρειάζεται να φτάσει στον δέκτη με περίπου ισοδύναμη ισχύ. Κατασκευαστικές ανοχές σε πηγές λέιζερ, μικρές διακυμάνσεις στην απώλεια ινών στα μήκη κύματος, κλίση κέρδους στα EDFA... όλα συνωμοτούν προς-για-απόκλιση ισχύος καναλιών. Οι VOA στους κόμβους ROADM το εξισώνουν δυναμικά.
Τα συστήματα ελέγχου γίνονται πολύπλοκα. Οι οθόνες οπτικών καναλιών μετρούν τα επίπεδα ισχύος ανά{1}}μήκος κύματος. ότι τα δεδομένα τροφοδοτούνται σε αλγόριθμους που καθορίζουν τα σημεία ρύθμισης της VOA. το σύστημα προσαρμόζεται συνεχώς καθώς αλλάζουν τα μοτίβα κυκλοφορίας ή γερνούν τα εξαρτήματα. Κανείς δεν το κάνει αυτό με το χέρι.
Οι εφαρμογές Datacenter τείνουν προς απλούστερες υλοποιήσεις. Η σύντομη προσέγγιση σημαίνει λιγότερη συσσωρευμένη διασπορά και διακύμανση απώλειας. Ωστόσο, η προστασία του πομποδέκτη παραμένει σχετική-η σύνδεση ενός οπτικού συστήματος μονής- υψηλής ισχύος-σε έναν δέκτη πολλαπλών λειτουργιών μέσω μιας λανθασμένης ενημερωμένης έκδοσης κώδικα θα τροφοδοτούσε τον ανιχνευτή χωρίς την κατάλληλη εξασθένηση.
Η δοκιμή και η μέτρηση χωρίζονται αμφίδρομα. Αυτοματοποιημένα συστήματα δοκιμής-γραμμές παραγωγής που χαρακτηρίζουν πομποδέκτες, για παράδειγμα-απαιτούν προγραμματιζόμενη εξασθένηση σε χιλιάδες κύκλους καθημερινά. Τα Active VOA ενσωματώνονται μέσω GPIB, USB ή ethernet. Τα εργαστηριακά περιβάλλοντα μπορούν να χρησιμοποιούν είτε Εξαρτάται εάν κάποιος θέλει να σαρώσει την εξασθένηση μέσω προγραμματισμού ή απλά χρειάζεται να καταρρίψει την ισχύ περιστασιακά.
Οι αριθμοί για τους οποίους ενδιαφέρονται πραγματικά οι άνθρωποι
Η απώλεια εισαγωγής για παθητικούς σταθερούς εξασθενητές είναι αμελητέα πέρα από την προβλεπόμενη εξασθένηση-ίσως και 0,3 dB. Τα μηχανικά VOA προσθέτουν κάπως περισσότερα λόγω των μηχανισμών προσαρμογής τους. Οι ενεργές μονάδες ποικίλλουν. Τα σχέδια MEMS συνήθως δείχνουν απώλεια εισαγωγής 1-3dB στη ρύθμιση ελάχιστης εξασθένησης.
Ο χειρισμός ισχύος περιορίζει τις παθητικές συσκευές περισσότερο από τις ενεργές, γενικά. Οι περισσότεροι παθητικοί εξασθενητές καθορίζουν τη μέγιστη ισχύ περίπου 300-500 mW. Υπερβείτε αυτό με τους τύπους ντοπαρισμένων-γυαλιών και είναι δυνατή η θερμική ζημιά. Οι εφαρμογές υψηλής ισχύος απαιτούν ειδικές μονάδες με ονομαστική ισχύ 1 W ή περισσότερο.
Οι απώλειες που εξαρτώνται από την πόλωση-(PDL) μαστίζουν περισσότερο τις ενεργές τεχνολογίες παρά τις παθητικές. Οι καθρέφτες MEMS δεν διακρίνουν εγγενώς τις καταστάσεις πόλωσης, αλλά οποιαδήποτε ελαφρά ασυμμετρία στην οπτική διαδρομή δημιουργεί PDL. Οι συσκευές υγρών κρυστάλλων-που βασίζονται σε θεμελιώδη πόλωση--απαιτούν προσεκτικό σχεδιασμό για να ελαχιστοποιηθεί αυτό. Τα φύλλα προδιαγραφών ενδέχεται να δείχνουν 0,1-0,3 dB PDL. Οι πραγματικές μονάδες υπό πίεση θερμοκρασίας μερικές φορές υπερβαίνουν αυτό.
Οι απώλειες που εξαρτώνται από το μήκος κύματος-(WDL) έχουν σημασία για ευρυζωνικές εφαρμογές. Ένας παθητικός εξασθενητής βελτιστοποιημένος για ζώνη C-μπορεί να έχει κακή απόδοση σε μήκη κύματος ζώνης Ο-. Οι ενεργές συσκευές αντιμετωπίζουν παρόμοιους περιορισμούς, αν και τα εξελιγμένα σχέδια διαχειρίζονται σχετικά επίπεδη απόκριση στα 1260-1620nm.
Πραγματικότητες κόστους
Εδώ θα είμαι ωμά. Οι παθητικοί σταθεροί εξασθενητές δεν κοστίζουν ουσιαστικά τίποτα σε κλίμακα. Η τιμολόγηση όγκου πέφτει κάτω από πέντε δολάρια ανά μονάδα για τυπικές διαμορφώσεις. Ακόμη και οι "premium" εκδόσεις με αυστηρή ανοχή σπάνια ξεπερνούν τα πενήντα δολάρια.
Τα παθητικά μηχανικά VOA καταλαμβάνουν μια μέση λύση: 100-400 $ για ποιοτικές μονάδες με εύλογο εύρος εξασθένησης και ακρίβεια.
Οι ενεργές VOA ξεκινούν 300για βασικά μοντέλα και ανεβαίνουν γρήγορα.Μονάδες πλήρους λειτουργιών με τις δικτυακές διεπαφές, εκτεταμένο εύρος εξασθένησης, χαμηλό PDL και γρήγορη απόκριση εύκολα πρόσβαση 300 forba sicmodelsand ανεβαίνουν γρήγορα.Μονάδες πλήρους χαρακτηριστικών με thethernet-interfaces, εκτεταμένο εύρος εξασθένησης, lowPDL, andfastresponseeealy αγγίζουν τα 1.500-2.000. Ενσωματωμένες λύσεις πολλαπλών-καναλιών για εφαρμογές ROADM - μιλάμε για τιμολόγηση εξειδικευμένου εξοπλισμού σε εκείνο το σημείο.
Το κόστος ζωής μετατοπίζει κάπως αυτόν τον λογισμό. Οι παθητικές συσκευές ουσιαστικά δεν αποτυγχάνουν ποτέ ελλείψει σωματικής βλάβης. Οι ενεργές μονάδες περιέχουν ηλεκτρονικά, ενεργοποιητές, υλικολογισμικό-όλες τις πιθανές λειτουργίες αστοχίας. Οι προδιαγραφές MTBF γύρω στις 200.000-500.000 ώρες ακούγονται εντυπωσιακές μέχρι να θυμηθείτε ότι μια δεκαετής ανάπτυξη εκτείνεται σε περίπου 87.000 ώρες. Δεν επιβιώνει κάθε μονάδα.
Μερικά πράγματα που αξίζει να γνωρίζετε
Ο καθαρισμός των άκρων των ινών πριν από την εγκατάσταση οποιουδήποτε εξασθενητή παραμένει παράλογα σημαντικός και παράλογα παραμελημένος. Η μόλυνση στις διεπαφές σύνδεσης προσθέτει απρόβλεπτη απώλεια και υποβαθμίζει την απώλεια επιστροφής. Τα καθαριστικά με ένα{2}}κλικ κοστίζουν πέντε δολάρια ανά καθαρισμό, περίπου-φθηνή ασφάλεια.
Η τεκμηρίωση ιχνηλασιμότητας έχει σημασία εάν κάνετε οτιδήποτε ρυθμίζεται. Υπάρχουν βαθμονομημένοι εξασθενητές με πιστοποιητικά NIST-για δοκιμαστικές εφαρμογές. κοστίζουν περισσότερο και απαιτούν περιοδική επαναπιστοποίηση.
Η ρύθμιση λειτουργίας περιστασιακά διασταυρώνεται με τις απαιτήσεις εξασθένησης. Η εκκίνηση μονής-λειτουργίας σε οπτική ίνα πολλαπλών λειτουργιών χρησιμοποιεί μερικές φορές καλώδια ενημέρωσης κώδικα offset ή καλώδια ρύθμισης λειτουργίας-που εξασθενούν συγκεκριμένες ομάδες λειτουργιών. Διαφορετικό πρόβλημα, που μερικές φορές συγχέεται με την ευθεία εξασθένηση.
Η αγορά συνεχίζει να εξελίσσεται προς την ολοκλήρωση. Οι αυτόνομοι εξασθενητές δεν εξαφανίζονται, αλλά περισσότερη λειτουργικότητα ενοποιείται σε μονάδες-VOA σε συνδυασμό με οπτικούς διακόπτες, ενσωματωμένους σε κάρτες γραμμής, ενσωματωμένους σε συγκροτήματα πομποδέκτη. Οι πλατφόρμες φωτονικής πυριτίου περιλαμβάνουν πλέον-στοιχεία εξασθένησης τσιπ για συνεκτικά σχέδια πομποδέκτη.
Επιλογή Ανάμεσά τους
Για στατικούς συνδέσμους που χρειάζονται σταθερή μείωση ισχύος: παθητικούς εξασθενητές, προφανώς. Δεν υπάρχει λόγος να το περιπλέκουμε υπερβολικά.
Για δοκιμαστικές ρυθμίσεις με επαναλαμβανόμενες προγραμματικές σαρώσεις: οι ενεργές VOA πληρώνουν για τον εαυτό τους σε εξοικονόμηση χρόνου.
Για δίκτυα παραγωγής που απαιτούν δυναμική προσαρμογή: ενεργές λύσεις, με συγκεκριμένες επιλογές τεχνολογίας ανάλογα με τις απαιτήσεις ταχύτητας και τον προϋπολογισμό.
Για ανάπτυξη πεδίου σε απομακρυσμένες τοποθεσίες χωρίς αξιόπιστη ισχύ: η παθητική κερδίζει από προεπιλογή.
Η υβριδική προσέγγιση-παθητικοί σταθεροί εξασθενητές για μαζική εξασθένιση συν ένα ενεργό VOA για λεπτή προσαρμογή-περιστασιακά έχει οικονομική λογική. Χρησιμοποιήστε έναν φτηνό σταθερό εξασθενητή 20 dB για να πλησιάσετε, αφήστε μια ενεργή μονάδα περιορισμένου εύρους-να χειριστεί με ακρίβεια τα υπόλοιπα 0-10 dB.
Πέρα από αυτές τις κατευθυντήριες γραμμές, κυριαρχεί το πλαίσιο. Η αρχιτεκτονική δικτύου, η επιχειρησιακή φιλοσοφία, τα υπάρχοντα συστήματα διαχείρισης, η εξοικείωση του προσωπικού, οι σχέσεις με τους προμηθευτές-όλα επηρεάζουν τις αποφάσεις του πραγματικού-κόσμου. Η τεχνικά βέλτιστη επιλογή δεν είναι πάντα η πρακτικά βέλτιστη.